华北科技学院 通风安全毕业设计指导考试资料

1 毕业设计的目的 1、在教学工作的基础上，进一步培养学生的理论联系实际、独立思考、分析问题和解决问 题的能力，以求全面提高学生的专业水平。2、通过毕业设计，使学生受到一次全面的、独 立的和系统的专业技术训练，从而掌握矿井通风系统设计的内容、方法和步骤，为今后从事 专业技术工作打下基础。3、进一步提高学生使用 AUTOCAD 等绘图工具编制煤矿矿井通风 图件和文字报告的能力。4、培养学生收集煤矿通风安全资料、运用煤矿通风安全资料和参 考资料解决实际问题的能力。5、设计图纸必须按照指定的规格和要求，分别用手绘和计算 机绘图工具软件完成。6、设计必须按时独立完成。同组的同学之间最好进行充分的讨论， 通过交流和讨论，可以促进对相关理论和知识的理解，促进毕业设计质量的整体提高，但不 允许互相抄袭。 2 任务和要求 1、每人提交一份完整的通风系统设计，该设计内容由文字报告（设计说明书） 、图件和附表 三个部分组美观。2、该项设计要严格按照生产矿山的标准进行设计和审核。因此，要求每个学 生从一个矿山工程技术的角度进行设计工作。3、对设计内容，要求做到目的、任务明确， 方案合理，依据充分，布置得当。根据选定的地质条件确定矿井的开拓开采初步设计方案， 然后进行矿井通风系统设计，编制防治瓦斯、煤尘、火灾、水灾等安全技术措施。4、设计 中，要勤学好问，善于独立思考，勇于创新，发挥想象力，按自己的思路，提出有创见的切 合实际的设计。 3 主要法规、标准和规范 《煤矿安全规程》 ； 《采矿工程设计手册》 ； 《煤炭工业矿井设计规范》 ； 《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》 《防治煤与瓦斯突出规定》 《煤矿防治水规定》 其它有关的标准规范，包括学校颁发的《本科毕业设计（论文）撰写规范》 、 《本科毕业实习、 毕业设计（论文）质量评价标准》等。 5 设计的主要任务为 系统的摘录并阐述实习矿井的开拓开采、 矿井通风与安全等工程技术及相关的措施， 并对实 习矿井的原始地质条件作适当变更和简化，做出新井设计，条件允许或实习矿井需要时，可 作矿井深水平延深设计，其中重点在于矿井通风设计及相关安全技术措施的制订。 6 主要内容一般包括： 1.井田概况 2.矿井生产概况 3.矿井通风系统设计 4.矿井瓦斯防治措施设计 5.矿井火灾防治措 施设计 6.矿井粉尘防治措施设计 7.矿山应急救援预案编制 7 一个矿井至少应有一主一副两个井筒，主井担负煤炭提升，副井担负辅助提升任务。考虑 通风的需要，一般还需要一到两个风井。因此，一般应设计三到四个井筒。 选择井筒位置应从地下因素、地面因素和技术经济因素等三方面进行论证和比较。 井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定。特别是提、运煤炭的主井位置还 要与地面生产系统、工业场地布置相匹配。 8《煤炭工业设计规范》规定，地面工业场地的面积一般为： 大型矿井（1.0～1.2）×104m2/万 t；中型矿井 1.5×104m2/万 t；小型矿井 1.8×104m2/万 t。
v——通过选定巷道的风速，m/s； Q——根据通风要求，通过该巷道的风量，m3/s S——该巷道的净断面积，m2; Vmax——《煤矿安全规程》规定的允许最高风速；主要巷道为 8m/s。 17 采煤工作面长度 （一）影响工作面长度的因素 1.煤层赋存条件 煤层厚度、倾角、围岩性质、地质构造等。 2.机械设备及技术管理水平 采煤机、输送机、顶板控制、工作面通风等。 3.巷道布置 （二）采煤工作面长度 综采：150～200m； （综采目前有的已达 300m 以上） 普采：120～150m； 炮采：80～150m；对拉：200～300m； （总长度） 式中 19 影响采区尺寸的因素 地质条件、开采技术装备条件、采区生产能力、工作面接替以及经济因素。 四、采区尺寸数值 走向长度：使用单体液压支柱的普采工作面采区，其走向长度一般为 1000～1500 m。 综采采区宜用单面布置， 其走向长度一般不小于 1000 m； 当双面布置时， 一般不小于 2000 m。
13 运输大巷的布置方式 根据运输大巷所服务的煤层数， 它的布置形式有分层运输大巷、 集中运输大巷和分组集 中运输大巷三种。 14 运输大巷的位置 运输大巷在煤层群或煤组中的具体位置直接关系到大巷掘进和维护的难易程度。 一般地，对服务年限较长的大巷（如水平服务年限长的集中大巷、分组集中大巷等） ，最好 布置在不受采动影响的煤层或煤组底板岩石中。 当大巷服务年限不太长， 煤组下部煤层为 薄及中厚煤层，煤质坚硬、围岩稳定且自燃倾向不严重和煤与瓦斯突出危险较小时，也可沿 该煤层布置。 15 回风大巷布置 矿井回风大巷的布置与运输大巷布置的原则基本相同。 实际上， 本水平的运输大巷常作为 下水平的总回风大巷。 对于开采急倾斜、倾斜和大多数缓倾斜煤层的矿井，第一阶段的回 风巷可设在煤组稳定的底板岩石中。有条件时，可设在煤组下部煤组坚硬，围岩稳定的薄及 中厚煤层中。 当井田上部冲积层较厚，且含水丰富时，井田上部边界必须留设防水煤柱， 第一阶段的回风平巷可以布置在防水煤柱中。 开采近水平煤层群，矿井沼气含量高时，为 避免下行风，回风巷可以布置在上部煤层或顶板岩石中，并与运输大巷重叠布置，以减少护 巷煤柱损失。 16 主要巷道风速校验 对选定的巷道净断面， 除应满足 《煤矿安全规程》 规定外， 还必须用下式进行通风校验：
倾斜长度：煤层倾角平缓，采用盘区上(下)山布置时，盘区上山长度一般不超过 1500 m，盘 区下山长度不宜超过 1000 m；采用盘区石门布置时，盘区斜长可按具体条件确定。盘区走 向长度可按采区走向长度考虑。 20 矿井通风设计的内容包括： （1）确定矿井通风系统（2）矿井通风计算和风量分配（3）矿井通风阻力计算（4）选择通 风设备（5）概算矿井通风费用 此外，根据不同地区或矿井的特殊条件，还需进行矿井空气温度调节的计算。 21 矿井通风设计的要求如下： （1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和创造良好的劳动条件； （2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力； （3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出； （4）有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施； （5）通风系统的基建投资省，营运费用低，综合经济效益好。 22 矿井通风系统的类型及其适用条件 按进、 回风井在井田内的位置不同， 通风系统可分为中央式、 对角式、 区域式及混合式。 二、主要通风机的工作方式与安装地点 抽出式、压入式、压抽混合式。 三、矿井通风系统的选择 根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出 量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多 种个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。 23 采区通风是矿井通风系统的主要组成单元，包括：采区进风、回风和工作面进、回风巷 道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。设计内容有采区进回风上山（下山） 、上 行通风或下行通风方式、工作面通风形式等。 24 采区通风系统的基本要求 1．采、掘工作面应实行独立通风 2．采煤和掘进工作面应实行独立通风。 3．煤层倾角大于 12°的采煤工作面尽量不采用下行通风，有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳） 突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。 4．采煤和掘进工作面的进风和回风，都不得 经过采空区或冒落区。 5．井下机电硐室，如变电所、绞车房、充电硐室等必须设在进风 风流中。 25 采区进风上山与回风上山的选择 上（下）山至少要有两条；对生产能力大的采区、高瓦斯或突出煤层采区至少要布置 3 条上 山，设置一条专用回风上山。对于两条上山，有如下两种方案： 1．轨道上山进风，运输上山回风。轨道上山下部车场不设风门，运输上山下部到大巷的联 络巷至少设置两道行人风门。2．运输上山进风、轨道上山回风。 26 采煤工作面上行风与下行风 上行风与下行风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。 当采煤工作面进风巷道水平 低于回风巷时，采煤工作面的风流沿倾斜向上流动，称上行通风，否则是下行通风。 优缺点： 1．下行风的方向与瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出现瓦斯分层流动和局部 积存的现象｡2．上行风比下行风工作面的气温要高｡3．下行风比上行风所需要的机械风压要
9 平硐开拓的优点 井下出煤不需提升转载即由平硐直接外运， 因而运输环节和运输设备少、 系统简单、 费用低； 平硐的地面工业建筑较简单，不需结构复杂的井架和绞车房； 不需设井底车场，更无须在平硐内设水泵房、水仓等硐室，减少许多井巷工程量； 平硐施工条件较好，掘进速度较快，可加快矿井建设。 平硐无须排水设备，对预防井下水灾也较有利。 10 斜井与立井相比的优点: 技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室简单。 提升绞车较立井需用的绞车型号小、初期投资较少，建井期较短； 在多水平开采时，斜井(不包括反斜井)的石门总长度短，工程量和运输工作量较少；延深施 工比较方便、对生产的干扰少； 胶带斜井可以同时为几个水平提煤，这对扩大提升能力时，更换胶带机也是比较容易的。 随新型强力相适用于 25 度倾角的胶带输送机的发展，斜井应用的范围将更加广泛。 11 合理的水平垂高 （一）具有合理的阶段斜长 (1)煤的运输 (2)辅助提升滚筒直径太大时，在井下运输、安装都不方便。采区内一般不采用两段提升。 (3)行人条件阶段斜长过大时行人不便，要考虑机械升降人员，并为此增加辅助提升工作量。 （二）具有合理的区段数目 要保证采区内工作面的正常接替，区段数目多一些是比较有利的。但是，区段增多将导致阶 段斜长大， 又会遇到前述上山提升运输方面的困难， 根据这一对矛盾因素的相互制约和影响， 应有一个比较合理的区段数。在我国目前的技术条件下，缓斜煤层可取 3—5，倾斜和急斜 不少于 2—3 （三）要有利于采区的正常接替 一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准备时间。 由此看来， 阶段斜长大、 采区储量多、 采区服务年限长，对采区的接替当然是有利的。 （四）要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量 开拓一个水平要掘进许多巷道，基建投资较大，为了充分发挥这些设施和投资的效果，应有 合理的水平服务年限。很明显，井型越大，开采水平的工程量也越大，设施也更复杂，投资 也越多，水平服务年限应更长。 （五）经济上有利的水平垂高 2005 年«煤炭工业矿井设计规范»规定，缓斜、倾斜煤层阶段垂高为 200-350m，开采急倾斜 煤层的阶段垂高为 100-250m。 12 阶段运输大巷的运输方式 目前，我国阶段大巷的运输方式主要有轨道运输和胶带输送机运输两种。 轨道运输时，大巷断面由电机车和矿车尺寸决定。它对巷道坡度要求较高，不允许有大 的起伏，但对巷道平面弯度限制不大，只要弯道曲率半径能满足电机车和运行要求即可。 胶带运输时，巷道断面一般比轨道运输要小。但为了机器检修，必须另开一条轨道巷与其并 行。有时可将轨道与输送机布置在一条巷道内（称为机轨合一） ，但巷道断面要增加。